Question

1．在实验室里常采用氯酸钾和二氧化锰混合的方法制取氧气．回答下列问题：

（1）反应的化学方程式为2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，此反应属于分解反应
（2）用图1所给仪器可以组装出多套氧气的发生装置和收集装置．请你组装一套氧气的发生装置和收集装置，写出所选择的仪器编号．①③⑤⑦（合理均可）
（3）用你组装的装置收集氧气，如何知道氧气已收集满？将带火星的木条放于集气瓶口，若木条复燃则满．
氧气的收集方法也可有：排水法
（4）张明同学认为在实验室用高锰酸钾制取氧气大致可分为以下几个步骤：①点燃酒精灯，加热试管；②检查装置的气密性；③将高锰酸钾装入试管，塞上带导管的单孔塞，固定在铁架台上；④用排水法收集氧气；⑤将导管从水中取出；⑥熄灭酒精灯．其正确的操作顺序是②③①④⑤⑥；在实验过程中发现水槽中的水变成紫红色，原因是试管口未放棉花．其有关化学反应式2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑
（5）图2有多种功能，如收集气体、洗涤气体、贮存气体等．回答下列问题：
①收集气体从a端进入集气瓶，该气体必须具有的性质是密度比空气小．
②收集气体从b端进入集气瓶，该气体必须具有的性质是密度比空气大．
③装置中预先盛满水，将水排出贮气，气体从a端进入．
④用水将瓶中贮有的气体排出使用，水从b端进入．

Answer 1

分析 （1）据反应原理书写方程式，据反应特点分析反应类型；
（2）实验室可用过氧化氢分解制取氧气，不需加热，可用①③⑤⑦组装一套简洁的制取氧气的发生和收集装置；
（3）氧气的密度比空气大，用①③⑤⑦组装的装置是用向上排空气法收集，因此可将带火星的木条放于集气瓶口，观察木条是否复燃进行验满；氧气不易溶于水，所以还可用排水法收集；
（4）高锰酸钾制取氧气的步骤可简记为‘查装定点收移熄’，据此排序；实验过程中发现水槽中的水变成紫红色，是因为试管口未放棉花，导致高锰酸钾粉末进入水槽，并据反应原理书写反应式；
（5）收集方法的选择是根据：密度比空气大用向上排空气法收集，密度比空气小用向下排空气法收集；排水集气法收集气体时，要收集的气体应从导管通入，长管便于排水，若用水将瓶中气体排出，则从长管进水．

解答 解：（1）氯酸钾在加热、二氧化锰做催化剂的条件下生成氯化钾和氧气，反应的方程式是：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，该反应由一种物质生成两种物质，符合‘一变多’特征，属于分解反应；
（2）实验室可用过氧化氢分解制取氧气，不需加热，可用①③⑤⑦组装一套简洁的制取氧气的发生和收集装置；
（3）氧气的密度比空气大，用①③⑤⑦组装的装置是用向上排空气法收集，因此可将带火星的木条放于集气瓶口，观察木条是否复燃进行验满；氧气不易溶于水，所以还可用排水法收集；
（4）高锰酸钾制取氧气的步骤可简记为‘查装定点收移熄’，所以正确的顺序应该是：查气密性--装药品、固定--加热--收集--取出导管--熄灭酒精灯；实验过程中发现水槽中的水变成紫红色，是因为试管口未放棉花，导致高锰酸钾粉末进入水槽，高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学反应式是：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（5）①收集气体从a端进入集气瓶，实际上是向下排空气法收集气体；说明该气体的密度一定小于空气的密度；
②收集气体从b端进入集气瓶，实际上是向上排空气法收集气体；说明该气体的密度一定大于空气的密度；
③装置中预先盛满水，将水排出贮气，实际上是排水法收集气体；气体从a端进入后，使瓶内压强增大，从而将其中的水排出瓶外，瓶内便收集到了所需气体；如果气体从b端进入的话，由于气体的密度比水的小，气体就会通过水经a端排出瓶外，从而收集不到所需气体；
④用水将瓶中贮有的气体排出使用，水从b端进入．因为水的密度比气体的大，水从b端进入瓶内后，瓶内的气体就会被排出瓶外使用了；
故答案为：
（1）2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；分解；
（2）①③⑤⑦（合理均可）；
（3）将带火星的木条放于集气瓶口，若木条复燃则满；排水法；
（4）②③①④⑤⑥；试管口未放棉花；2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（5）①密度比空气小；②密度比空气大；③a；④b．

点评 本题综合考查了学生的基本实验能力，涉及仪器的用途、反应表达式的书写、装置选择、实验基本操作等知识，只有综合理解化学知识才能够正确的解答．